專利名稱：拉褶腸衣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管狀食品腸衣，更具體地，涉及經(jīng)過改進(jìn)的拉褶(shirred)食品腸衣。
背景技術(shù)：
許多年來，包括塑料腸衣和纖維素腸衣在內(nèi)的人造腸衣一直用作制造和存放食品的容器。在商業(yè)應(yīng)用中，一般通過手工或自動(dòng)裝置將食品腸衣裝入食品灌裝機(jī)，以將食品如香腸、肉、蔬菜或其他食品裝入腸衣。為了增加腸衣一次使用的長度，多年來人們通過起皺或其他壓縮技術(shù)將腸衣壓縮至緊縮的、較短的長度，稱作拉褶棒或拉褶繩。
腸衣可通過天然材料或人造材料制造。人造腸衣通常分為四類無皮纖維素腸衣(小口徑，純再生纖維素)、膠原腸衣(可食、不可食、動(dòng)物來源)、塑料腸衣(典型的有尼龍和聚乙烯)和纖維腸衣(fibrous casing)(麻制紙上涂纖維膠)。這些腸衣可以以卷筒、切片或拉褶(壓縮)形式使用。
目前對無皮纖維素腸衣進(jìn)行拉褶的技術(shù)總體上是Arnold在美國專利3454982中所介紹的技術(shù)。Arnold介紹了拉褶方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)拉褶輥(亦稱輪或齒輪)，它們與腸衣接觸，在該腸衣中插入一根心軸并充氣，然后令腸衣通過拉褶輥。拉褶輥具有沿一定角度傾斜的齒，當(dāng)輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，連續(xù)輪上的齒與腸衣接觸，在非平行于拉褶心軸的方向施加矢量力(vector force)，從而在腸衣上形成螺旋褶。典型的無皮腸衣在18-23重量％的含濕量下拉褶，在灌裝食品前無須再浸泡。
通?？墒骋蚨葻o皮纖維素腸衣更加可口的膠原腸衣，不太適應(yīng)自動(dòng)灌裝工藝。因此，人們很少想在腸衣的拉褶和壓縮方面進(jìn)行革新。對膠原腸衣進(jìn)行拉褶的典型方法見述于美國專利3209398和4550472。
逐漸流行的聚合物塑料腸衣在灌裝食品前可直接使用而無須浸泡，也有可能需要在拉褶之后但在灌裝食品之前浸泡?，F(xiàn)有若干拉褶技術(shù)用于對塑料腸衣進(jìn)行拉褶，其中最著名的是美國專利3988804、3454982和4377885所介紹的技術(shù)。
纖維腸衣通常這樣制造在麻制紙上涂敷一層纖維膠，然后讓纖維膠重新變成纖維素，將其作為兩類腸衣之一進(jìn)行銷售。很大比例的纖維腸衣通常在拉褶之前預(yù)濕到16-18％。拉褶之后，必須在灌裝食品之前將腸衣浸泡至含濕量達(dá)到約35-45重量％，以使纖維素纖維充分潤濕，這對于賦予麻制紙以彈性特別重要。雖然無皮腸衣和纖維腸衣都是纖維素組成的，但纖維腸衣非常厚，其厚度通常為100微米左右，約為無皮腸衣厚度的4倍。如此厚的厚度和如此高的硬挺度(stiffness)要求對纖維腸衣進(jìn)行充分增濕，以便為其發(fā)揮正常功能提供彈性。對于這種類型的纖維腸衣，拉褶技術(shù)通常受到限制，因?yàn)槟c衣在拉褶棒內(nèi)過度壓縮會(huì)阻礙其可浸濕性。過度壓縮減少了褶內(nèi)空間，因而妨礙了足夠量的水從浸泡槽轉(zhuǎn)移到拉褶棒的內(nèi)部空間以供纖維素吸收。纖維腸衣在拉褶后需要額外浸泡的典型拉褶技術(shù)見述于美國專利4377885。
第二類纖維腸衣在拉褶前進(jìn)行預(yù)濕，灌裝食品之前無須再浸泡。由于灌裝食品之前不需要再浸泡，所以將拉褶棒從拉褶機(jī)上取下之前對其進(jìn)行較大程度的壓縮，是增加可裝入灌裝機(jī)的腸衣長度的典型方法，因?yàn)椴辉僖笏哂锌山裥裕蚨灰罄藓笮纬傻鸟拗g存在空隙。雖然在某些選定的應(yīng)用中也可采用美國專利3988804，但美國專利4377885提供的腸衣仍然是最典型的，可用于對預(yù)浸纖維腸衣進(jìn)行拉褶。
因此，存在各種拉褶技術(shù)。大體上，是用壓縮空氣對壓扁的腸衣充氣，將腸衣從卷軸通過進(jìn)料輥送入拉褶機(jī)。當(dāng)腸衣運(yùn)動(dòng)通過進(jìn)料輥時(shí)，腸衣在心軸周圍膨脹起來，與包括螺桿、帶或齒在內(nèi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)接合，這些結(jié)構(gòu)是拉褶輥的一部分，這些拉褶輥安裝在稱作拉褶頭的固定裝置內(nèi)，將腸衣拉入褶里。有多個(gè)拉褶頭。更新形式的拉褶頭包括多個(gè)拉褶輥，每個(gè)拉褶輥上有許多齒。拉褶頭一般通過拉褶輥上拉褶齒的轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到在腸衣上形成連續(xù)的螺旋褶。某些拉褶頭還同時(shí)使拉褶頭繞心軸旋轉(zhuǎn)，以幫助形成這種螺旋，如美國專利4377885所述。
多年來，拉褶技術(shù)已經(jīng)有了許多改進(jìn)。雖然在促進(jìn)拉褶棒內(nèi)腸衣的壓縮方面比較有效，但所得拉褶纖維棒的直徑通常為充氣的腸衣直徑的95％-112％。拉褶棒內(nèi)可供充填腸衣的容積取決于拉褶棒外徑、拉褶棒內(nèi)徑和拉褶棒長度，如美國專利4590749和5358765所示。這些文獻(xiàn)表明，對于特定的腸衣，可利用拉褶棒尺寸估算壓縮到拉褶棒的腸衣的密度。
對于填裝肉之前要求浸泡的纖維腸衣，不同類型的腸衣要求在拉褶棒內(nèi)不同的密度(充填效率)，以允許水滲入拉褶棒，從而達(dá)到充分浸泡。拉褶棒的長度和內(nèi)徑通常根據(jù)所用灌裝設(shè)備的類型進(jìn)行數(shù)值設(shè)定，從而留下拉褶棒外徑作為唯一的自由變量，通過該變量的設(shè)定增加充填腸衣時(shí)可用的容積。各種拉褶技術(shù)都可用來以一定方式拉腸衣，形成各種拉褶棒外徑。將指定類型的腸衣制成具有指定拉褶棒長度和指定拉褶棒內(nèi)徑的拉褶棒時(shí)，拉褶棒外徑越大，可用來壓縮腸衣的容積越大，從而為指定長度的腸衣留下更多的自由空間(更容易浸濕)，或者反過來允許更多的腸衣被壓進(jìn)拉褶棒(可浸濕性相同，或者增加非浸濕制品的長度)。
當(dāng)前技術(shù)的一個(gè)顯著限制是，當(dāng)今用傳統(tǒng)方法拉褶的腸衣不允許在拉褶棒內(nèi)壓縮長的腸衣而對于所需的拉褶棒長度和所需的拉褶棒內(nèi)徑，仍要得到充分浸濕。充填到拉褶棒中的腸衣的密度過大，常常會(huì)妨礙腸衣在浸泡過程中得到充分潤濕。
當(dāng)拉褶心軸的尺寸相對于腸衣直徑增大，以提供較大的拉褶棒內(nèi)徑，從而允許灌腸機(jī)通過使用較大直徑的灌腸管來提高制造能力時(shí)，拉褶棒內(nèi)的褶幾何上變得更短，更難拉，褶內(nèi)的可用表面積更少，不便于拉褶輥上的齒抓住腸衣。當(dāng)前技術(shù)采用比腸衣充氣后的直徑大的心軸直徑，要求拉褶輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，其齒速度相對于拉褶機(jī)腸衣進(jìn)料輥內(nèi)腸衣的速度而言極高，以便抓住并拉開較短的褶。所施加的力與速度的平方成比例，拉褶齒與進(jìn)料輥之間的速度差異如此之大，極大地提高了充分抓住腸衣所需要的力。拉褶齒與進(jìn)料輥上的腸衣之間的速度差通常稱作“過拉褶率(overshirr)”。
拉褶輥拉動(dòng)腸衣所要求的高的過拉褶率導(dǎo)致形成大量較短的褶，包括形成大量不統(tǒng)一的褶或“有害”褶，這些褶因不規(guī)則折疊而在腸衣上產(chǎn)生應(yīng)力，并通過阻斷水通過毛細(xì)作用滲入拉褶棒的通道而阻礙水的吸收，還妨礙在不受損的情況下將長的腸衣有效壓縮進(jìn)拉褶棒，因?yàn)槊康礼薨櫥蛘郫B都增加了相應(yīng)的有害褶。當(dāng)腸衣吸水時(shí)纖維素結(jié)構(gòu)溶脹，纖維腸衣厚度常常比其初始厚度增加50％-100％，進(jìn)一步限制了水進(jìn)入拉褶棒內(nèi)部的通道，從而使水的吸收進(jìn)一步受到阻礙。一旦水的通道因腸衣溶脹而閉合起來，腸衣就停止吸收水，使腸衣的最終含濕量限制在完全浸濕所需的程度以下，完全浸濕要求腸衣達(dá)到充分的可潤濕性。用現(xiàn)有技術(shù)對纖維腸衣拉褶時(shí)，可拉到拉褶棒中的腸衣長度被限制在某個(gè)所需數(shù)值以下，降低壓縮程度，從而改善可浸濕性，在褶周圍留下更多的自由空間，以便水滲入拉褶棒。
當(dāng)對拉褶棒去褶(即通過使將褶棒以其完全長度展開但不將腸衣材料拉長的方法去除褶)時(shí)，可以看見褶脊上的螺旋圖案。沿縱軸的主褶之間的距離稱作褶距。此外，如上述的現(xiàn)有技術(shù)，采用拉褶心軸直徑與未充氣腸衣直徑之比為60％-85％的傳統(tǒng)拉褶心軸時(shí)，所產(chǎn)生的纖維腸衣中的褶長度或“褶距”只有腸衣壓扁時(shí)長度的50％-80％。隨著拉褶心軸直徑的增加，由于拉褶棒在幾何方面的原因，褶距通?？s短。商業(yè)的拉褶心軸直徑為去褶后的腸衣直徑的60％-85％，該直徑在低壓充氣條件下測定，或者在未充氣條件下通過數(shù)學(xué)方法計(jì)算得到。
除了上述壓縮方面的問題之外，當(dāng)拉褶輥和齒的速度遠(yuǎn)高于腸衣從進(jìn)料輥進(jìn)料的速度[即高的過拉褶率]時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過度磨損以及針孔破壞。在高過拉褶率情況下，腸衣表面磨損是拉褶齒與進(jìn)入的腸衣之間速度差異過大引起的一個(gè)突出問題。采用當(dāng)前技術(shù)時(shí)，如果對于指定數(shù)量的齒，過拉褶率太高，產(chǎn)生的拉褶齒速度相對于進(jìn)料輥速度過高，在減小過拉褶率下操作且仍能得到所需褶距的唯一方法是在拉褶輥上增加拉褶齒，在指定速度下，這有助于縮短褶長度，以適應(yīng)理想的幾何要求，但拉力受到限制，因?yàn)轳拊蕉淘诫y拉，通常需要更高的過拉褶率才能抓住腸衣。因此，盡管增加齒數(shù)可降低過拉褶率，當(dāng)拉褶心軸直徑相對于充氣腸衣的直徑增加時(shí)，可根據(jù)幾何要求起到縮短褶距的作用，但該作用也使拉褶頭的拉力大大降低。
傳統(tǒng)技術(shù)的一種替代技術(shù)見述于Kollross的美國專利申請10/398244，該技術(shù)采用真空輔助，以產(chǎn)生比傳統(tǒng)技術(shù)大的褶距和拉褶棒外徑，但該專利申請所展示的該項(xiàng)技術(shù)中，拉褶心軸直徑與充氣腸衣直徑之比非常小，如50％-60％。對于Kollross的真空輔助拉褶，拉褶機(jī)整體運(yùn)行速度非常低，因而生產(chǎn)效率非常低下，同時(shí)真空拉褶對能量要求巨大，使得該方法不具有商業(yè)可行性。因此，對于所有類型的腸衣和心軸組合來說，傳統(tǒng)技術(shù)仍然是最可靠的方法。
發(fā)明概述對纖維食品腸衣進(jìn)行拉褶，得到拉褶棒。拉褶棒由具有充氣直徑的管狀纖維腸衣形成，當(dāng)該腸衣處于去褶狀態(tài)時(shí)，該拉褶棒基本上是管狀的，在腸衣縱軸上有一條螺旋褶脊。沿縱軸測定，拉褶棒的平均外徑至少為去褶腸衣平均充氣直徑的120％。此外，拉褶棒的平均內(nèi)徑至少為充氣腸衣直徑的70％，拉褶棒具有褶距，所述褶距定義為拉褶棒去褶時(shí)腸衣上相鄰主褶的頂點(diǎn)之間的距離。拉褶棒外徑可約為充氣腸衣直徑的130％。此外，褶距可以是理論褶距(將在下面定義)的至少120％。在各種實(shí)施方式中，拉褶棒的平均內(nèi)徑可至少為充氣腸衣直徑的80％，拉褶棒外徑可至少為充氣腸衣直徑的115％。
本發(fā)明包括對纖維腸衣拉褶的方法，該方法包括在一定的進(jìn)料輥速度下，將腸衣輸入通過一個(gè)或多個(gè)腸衣進(jìn)料輥至心軸上。心軸具有縱軸和心軸直徑。對腸衣充氣，成為繞心軸的管形。心軸直徑為去褶的充氣腸衣直徑的60％-90％，但腸衣在拉褶過程中的充氣直徑可稍大于腸衣拉褶后的充氣直徑，因?yàn)檫@時(shí)還沒有發(fā)生收縮。將腸衣導(dǎo)向拉褶頭，拉褶頭上的拉褶輥沿心軸縱軸方向旋轉(zhuǎn)。拉褶頭包含多個(gè)拉褶輥，拉褶輥在心軸周圍基本上均勻排列，每個(gè)拉褶輥的周邊排列有多個(gè)拉褶齒。拉褶輥以一定的拉褶輥速度旋轉(zhuǎn)，該速度是當(dāng)拉褶齒靠近心軸時(shí)，在齒上拉褶通道的根部測定的。以拉褶齒將充氣的腸衣拉入拉褶棒，使得到的拉褶棒外徑至少為充氣腸衣直徑的120％。本發(fā)明一種或多種實(shí)施方式的細(xì)節(jié)將在附圖和下面的文字描述中呈現(xiàn)。通過附圖和文字描述以及權(quán)利要求，本發(fā)明的其他特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。
附圖簡述

圖1A所示是對食品腸衣進(jìn)行拉褶的一個(gè)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖1B是圖1A所示拉褶系統(tǒng)的一個(gè)部分的詳圖。
圖1C是圖1B所示的拉褶系統(tǒng)部分旋轉(zhuǎn)90°后的端視圖。
圖2所示是拉褶頭的正視圖。
圖3所示是拉褶腸衣的透視圖。
圖4所示是去褶腸衣的一部分。
圖5所示是腸衣的壓扁部分。
圖6所示是拉褶腸衣的一個(gè)部分的截面圖。
各圖中相同的標(biāo)識(shí)符號(hào)代表相同的項(xiàng)目。
發(fā)明詳述對拉褶頭的改進(jìn)可參見對美國專利3454982和3461484的改進(jìn)，這兩篇專利介紹了拉褶技術(shù)。例如，F(xiàn)CT，Inc.of Naperville，IL銷售一種改進(jìn)型拉褶輥，該拉褶輥包含的拉褶齒通過使用雙軸彎曲齒面，在拉褶輥旋轉(zhuǎn)時(shí)形成連續(xù)螺旋，該齒面在相鄰輥的齒緣上提供完全的緣對緣的斜向接觸。根據(jù)Arnold在美國專利3454982最初介紹的技術(shù)，這些輥在拉褶時(shí)，齒根與拉褶心軸之間的間隙為1.75毫米，而傳統(tǒng)技術(shù)中的常規(guī)間隙為2.75-4毫米。減小間隙有助于更好地抓住腸衣，允許在非常低的過拉褶率下拉動(dòng)腸衣，但其他方法可能也會(huì)奏效。
參見圖1A、1B、1C和圖2，拉褶系統(tǒng)10包括自腸衣卷軸14輸送通過該拉褶系統(tǒng)10的腸衣12。進(jìn)料輥16引導(dǎo)扁平狀態(tài)的腸衣12沿軸X來到心軸18上。進(jìn)料輥16以恒定的角速度旋轉(zhuǎn)，為腸衣12提供一定的線速度VFR，驅(qū)使腸衣12沿拉褶心軸運(yùn)動(dòng)。此外，當(dāng)腸衣12輸送到心軸18上的過程中，腸衣12通過進(jìn)料輥16之后，由壓縮空氣對腸衣12進(jìn)行充氣成為管狀。
參見圖1A、1C和圖2，拉褶輥22包含至少一個(gè)拉褶齒24。拉褶齒24可由金屬、塑料、陶瓷或聚合物摻混物(如聚氨酯或橡膠)制造。每個(gè)齒24包含齒面25、靠近相鄰拉褶輥22的斜切邊28、前表面38和后表面44。此外，每個(gè)齒24包含齒根27和齒尖29。齒尖29位于斜切邊28與齒面25的相交點(diǎn)上。前表面38包含前緣40和42，后表面44包含后緣46和48。齒面25的曲率使得斜切邊28對應(yīng)于拉褶齒24的前緣40和46，當(dāng)拉褶輥22旋轉(zhuǎn)時(shí)，使對應(yīng)于拉褶齒24的后緣46和48的斜切邊28在相鄰拉褶輥22上接觸，從而形成繞心軸的基本連續(xù)的螺線。
對各拉褶輥22定相，使得每個(gè)齒24的斜切邊28向心軸18靠近時(shí)，一個(gè)輥上的拉褶齒24的斜切邊28與相鄰拉褶輥22上的齒24的斜切邊相鄰接。因此，當(dāng)拉褶齒24繞各自拉褶輥22的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，拉褶齒24的面25上形成繞心軸18的螺旋圖案。拉褶頭還可按箭頭27所示方向繞心軸18旋轉(zhuǎn)。因此，腸衣總是由輥以螺旋支承面呈現(xiàn)。由拉褶輥在腸衣上賦予的這種螺旋圖案極大地促進(jìn)了腸衣向拉褶棒的壓縮，并且顯示出提高了拉力，因?yàn)槟c衣是通過與螺旋緊密配合的完全角齒接觸被導(dǎo)入螺旋褶的。
如上面結(jié)合圖1A至圖2所討論的，各種拉褶結(jié)構(gòu)的作用都是通過在拉褶棒30中產(chǎn)生一系列由褶脊32確定的褶。拉褶棒30的截面圖示于圖6，其中褶脊32限定了多個(gè)主褶33，所述主褶33在褶脊32處有頂點(diǎn)。因此，褶脊32限定了主褶33，主褶33與相鄰的次褶34相對應(yīng)，限定出褶錐36。
褶錐36具有相應(yīng)的錐角θc，通常約為20°-40°，最好為25°-30°，盡管過度壓縮會(huì)引起變形，人為增大錐角，并且常常還帶來其他不利效應(yīng)，如針孔加重。此外，拉褶棒30具有外徑Des和內(nèi)徑Dis。拉褶棒內(nèi)徑通常比拉褶心軸直徑小2％-5％，具體取決于各種拉褶技術(shù)、各種腸衣和條件，以及諸如腸衣厚度、拉褶前的含濕量和將拉褶棒從心軸上取下后的回彈等因素。圖6所示的截面視圖顯示了處于壓縮形式的手風(fēng)琴狀褶32。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)如圖6從截面透視角度看拉褶棒30時(shí)，可以看到許多褶32具有類似手風(fēng)琴的形狀。
實(shí)際上，如果拉褶輥齒垂直于心軸，如Küko軸向拉褶系統(tǒng)，拉褶頭必須繞心軸的軸線旋轉(zhuǎn)，以便為拉褶棒提供所需的螺旋圖案。如果拉褶齒與心軸成斜角(如Arnold的系統(tǒng))，拉褶頭無須繞心軸的軸線旋轉(zhuǎn)就能提供螺旋圖案，但可以因其他因素而繞心軸的軸線旋轉(zhuǎn)，以影響成褶。
參見圖4，當(dāng)拉褶棒30進(jìn)行去褶(即通過將拉褶棒展開至其完全長度但不將腸衣材料拉長來去褶)后，可以看見褶脊32的螺旋圖案?？v軸線方向上主褶33之間的距離可以稱作褶距PP。在拉褶技術(shù)的前述應(yīng)用中，褶距大約等于，或者更常見的是小于壓扁的去褶腸衣的平展寬度，該寬度通常稱作干平寬度DFW，如圖5所示。在無須浸泡的無皮纖維素腸衣上，褶距通常為60％DFW-80％DFW，有時(shí)達(dá)到100％DFW。在已知的拉褶應(yīng)用中，纖維腸衣上的最大褶距是Küko Maschinenbau采用真空輔助拉褶工藝得到的腸衣的褶距與DFW比為100％，該腸衣的DFW為65毫米，褶距為65毫米。不過，Küko拉褶系統(tǒng)必須在非常低的速度下運(yùn)行，拉褶心軸直徑也非常小，以便真空端口接觸腸衣，將腸衣拉入褶中。這在商業(yè)上是不能接受的，因?yàn)槔薨舻膬?nèi)徑不夠且運(yùn)行速度太慢。這些褶距與DFW比之所以這么高，主要是因?yàn)槔掭佋谡婵諑椭率鼓c衣貼向齒，允許以慢于常規(guī)旋轉(zhuǎn)速度的速度拉腸衣，通常達(dá)到低至130％的過拉褶率。真空可防止腸衣從齒上滑落，從而有利于這種低過拉褶率。此外，Küko工藝中用來獲得較長褶距的心軸直徑只有去褶的充氣腸衣直徑的大約55％，比商業(yè)化通常遇到的70％小得多。因此，盡管這種小心軸直徑設(shè)置會(huì)加長褶距，但由此得到的產(chǎn)品在商業(yè)上不可用，而且制造成本太高，因?yàn)槔迿C(jī)的速度非常慢。
在齒通道根部測定的拉褶輥速度VSR與進(jìn)料輥速度VFR之比稱作過拉褶率。換句話說，過拉褶率是拉褶輥上齒的超速率相對于送入的腸衣的速度之比。過拉褶率還大致等于拉褶輥上的齒距與褶距之比，可用下面公式表示過拉褶率＝前緣到前緣的(圓形)齒距/PP (1)其中，齒距＝輥齒直徑×π/齒數(shù) (2)
此外，理論褶距可通過以下公式計(jì)算PP＝2×DM((DI/DM)2-cos2θc)1/2-sinθc)×1.3 (3)其中，DM是心軸的平均直徑，DI是腸衣充氣直徑，θc是錐角，如上面所討論的以及Story在美國專利4210981中所解釋的。注意，在公式(1)和(2)中，齒距是沿齒的運(yùn)動(dòng)弧線計(jì)算的。因此，從一個(gè)齒根到相鄰齒的齒根的距離是沿理論圓上的弧線測定的，該圓是根據(jù)拉褶齒繞拉褶輥運(yùn)動(dòng)的通道根部所在位置確定的。該齒距可以如下計(jì)算從齒通道根部到拉褶輥中心線之間的直徑×2π除以輥上的齒數(shù)。
充氣的腸衣直徑可以如下確定在腸衣內(nèi)施加的空氣壓力最小條件下，測定去褶狀態(tài)的腸衣的直徑?；蛘?，充氣腸衣直徑可以如下確定腸衣的干扁寬度乘以2/π。1.3的因數(shù)補(bǔ)償了褶錐的輕微弧形，并補(bǔ)償了皺紋，該因數(shù)是從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得來的。因此，當(dāng)心軸直徑接近充氣的腸衣直徑時(shí)，理論褶距成為0。為便于計(jì)算，根據(jù)腸衣速度和拉褶輥直徑，錐角θc近似取27％。一般地，纖維拉褶產(chǎn)品上的錐角在25°-35°之間。錐角θ的實(shí)際測定可結(jié)合圖6，按照下面公式進(jìn)行ARCTAN[(Des-Dis)/2]/X其中，X是沿拉褶棒的縱軸從拉褶棒外邊緣到拉褶棒外徑上第一褶頂之間的距離，Des是拉褶棒外徑，Dis是拉褶棒內(nèi)徑，二者均取用測徑規(guī)測得的幾次讀數(shù)的平均值，測量時(shí)如本行業(yè)常規(guī)方法對拉褶棒表面施加輕度壓力。
理論褶距顯示了根據(jù)心軸直徑、充氣直徑的預(yù)期褶距，通常產(chǎn)生錐角。關(guān)于理論褶距的詳細(xì)討論可參見Story的美國專利4210981。
根據(jù)褶距公式(3)，可以看到具有以下性質(zhì)的纖維腸衣拉褶前的厚度為86微米，DFW＝69.8毫米，D1＝43毫米，當(dāng)心軸直徑D1增大時(shí)，理論褶距PP減小，PP與DFW之比也下降，如下圖所示
由此可以看出，根據(jù)理論褶距公式，只有當(dāng)心軸直徑相對于充氣腸衣直徑非常小時(shí)，理論褶距才能大于干扁寬度，但這些心軸的商業(yè)價(jià)值很小，因?yàn)樗美薨粼谌馐称芳庸み^程中必須用在直徑非常小的灌裝管上，這將極大地降低生產(chǎn)效率。此外，傳統(tǒng)技術(shù)中的褶距仍然接近理論預(yù)期的褶距值，如上面的公式所揭示的。
可以預(yù)期褶的端部具有圓形截面，如美國專利2983949所示的。對于采用圓形褶的腸衣，拉褶棒的最大外徑模型可根據(jù)[2×腸衣充氣直徑-心軸直徑]預(yù)計(jì)，通常適用于拉褶心軸直徑為充氣腸衣直徑的70％-85％的情況。超過此預(yù)計(jì)值的任何數(shù)值都表明高的拉力，如足以產(chǎn)生卵形褶的拉力，也見述于美國專利2983949。令人吃驚的是，螺旋拉褶輥的拉力足以使管狀腸衣從正常的圓形截面變形為長方形或橢圓形主褶，而無需能增加腸衣與拉褶齒之間摩擦的真空或其他技術(shù)。這種褶截面的變形導(dǎo)致形成的拉褶棒外徑比根據(jù)最大外徑公式預(yù)計(jì)的要大，如從以下實(shí)施例看出的。
實(shí)施例進(jìn)行了3項(xiàng)試驗(yàn)，從而得到以下實(shí)施例。前兩項(xiàng)試驗(yàn)包含用傳統(tǒng)軸向拉褶輥進(jìn)行的第一項(xiàng)試驗(yàn)和用螺旋拉褶輥在同類腸衣上進(jìn)行的第二項(xiàng)試驗(yàn)，兩項(xiàng)試驗(yàn)中使用直徑相同的心軸。第三項(xiàng)試驗(yàn)用直徑更大的心軸和更大的腸衣進(jìn)行。以下實(shí)施例中使用的每種腸衣都是纖維腸衣。但是，也可使用其他類型的腸衣。前兩項(xiàng)試驗(yàn)采用的腸衣是Teepak 1M纖維腸衣，具有以下性質(zhì)DFW＝69.8毫米(去褶腸衣)DI＝43毫米腸衣厚度＝在含濕量為16％時(shí)86微米，浸泡前DM＝35.5毫米DI/DM＝82.5％實(shí)施例1——標(biāo)準(zhǔn)Küko軸向拉褶頭第一項(xiàng)試驗(yàn)用上面參見圖2描述的軸向拉褶頭進(jìn)行。拉褶機(jī)是KükoMaschinenbau銷售的Küko 5(商業(yè)上已不再使用)，具有上述的35.5毫米心軸和特氟隆涂層。腸衣預(yù)濕到平均含水量為腸衣重量的16重量％，該類型的腸衣要求在拉褶之后但在灌裝食品之前進(jìn)行浸泡。
腸衣以進(jìn)料輥速度VFR＝145米/分鐘送入拉褶機(jī)，拉褶輥速度VSR＝346米/分鐘，過拉褶率為238.6％。拉褶齒與心軸之間的間隙為2.5毫米，按照在拉褶齒靠近心軸時(shí)測定。在現(xiàn)有拉褶方法中標(biāo)準(zhǔn)間隙約為2.5-5毫米，以防止腸衣在拉褶頭處結(jié)成串或在拉褶機(jī)中擠成團(tuán)。過拉褶率也可通過測定拉褶棒的褶距然后將該測定值代入上述公式(1)得到，其中在同一拉褶輥上從齒的前緣到后緣之間的齒距(按照從通道根部到拉褶輥中心線之間測定的直徑乘以2π，再除以輥上的齒數(shù)計(jì)算)是82.3毫米。因此，過拉褶率＝82.3毫米/34.4毫米＝238.6％。對于傳統(tǒng)技術(shù)，過拉褶率通常在150％-250％之間。
在心軸直徑與腸衣直徑之比較大的情況下，通常要求非常大的過拉褶率，以補(bǔ)償軸向拉褶頭拉動(dòng)腸衣并使腸衣成褶的較差能力。因此，對于現(xiàn)有技術(shù)方法下直徑約大于充氣腸衣直徑的80％的心軸，通常要求過拉褶率達(dá)到大于或等于200％，以產(chǎn)生足夠的拉力將腸衣拉進(jìn)褶中。如在以上實(shí)施例中所述，對于直徑為充氣腸衣直徑的82.5％的心軸，理論褶距為32毫米。因此，本試驗(yàn)中的褶距為理論P(yáng)P的106％，PP與DFW的比為34毫米/69.8毫米＝42.8％。因此，軸向拉褶輥在如此高速下運(yùn)動(dòng)，能夠使充氣腸衣本可以呈圓形的截面輕微變形。拉褶之后，拉褶棒的外徑約為49毫米，因此約為拉褶后測定的充氣腸衣直徑的114％。
實(shí)施例2——改進(jìn)的拉褶方法和腸衣令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)采用前面圖2所示的連續(xù)螺旋拉褶頭20，減小拉褶齒24與心軸18之間的間隙，可以得到褶距遠(yuǎn)大于前述理論褶距的拉褶棒30。更長褶距的最顯著的結(jié)果是能夠得到外徑比心軸上的充氣腸衣直徑大15％以上的拉褶棒30，所述心軸的直徑至少為充氣腸衣直徑的70％-80％，甚至最大達(dá)90％。拉褶棒外徑較大是有利的，這樣可以在拉褶棒中形成填裝腸衣的空間，如下面所討論的，進(jìn)而能夠使要求在拉褶后浸泡的腸衣得到適當(dāng)潤濕。因此，拉褶棒外徑越大，可計(jì)量進(jìn)入拉褶棒的腸衣越長，同時(shí)能夠保持足夠低的腸衣密度，而不會(huì)減小拉褶棒內(nèi)徑，以便纖維腸衣在拉褶之后得到恰當(dāng)浸濕(浸泡后的含濕量為25重量％-40重量％)。心軸直徑越大，產(chǎn)生的拉褶棒的內(nèi)徑越大，這是希望發(fā)生的，因?yàn)榫哂休^大內(nèi)徑的拉褶棒允許腸衣在較大的灌裝套管上進(jìn)行灌裝。隨著灌裝技術(shù)的改進(jìn)，可采用直徑較大的灌裝套管，以便在灌裝粘度較大的乳液(如極冷的乳液)時(shí)能采用較大的壓力。
原來企圖充分減小齒與心軸之間的間隙，但這與傳統(tǒng)知識(shí)相違背，因?yàn)槔﹄m然增加，但拉褶輥缺乏相應(yīng)的幾何特征，能在不讓腸衣擠成團(tuán)或堵在進(jìn)料輥和拉褶輥之間的情況下，將齒前形成的褶合理地鋪到拉褶棒褶錐上。為能用于最初采用標(biāo)準(zhǔn)Küko軸向拉褶輥的拉褶機(jī)上而開發(fā)的螺旋拉褶輥，可以進(jìn)行調(diào)整來降低過拉褶率，并增大在拉褶機(jī)上拉褶后的腸衣的褶距。此外，可以用拉褶輥對腸衣進(jìn)行拉褶，與Küko軸向頭必須繞心軸的軸線旋轉(zhuǎn)才能工作不同，該拉褶輥中的拉褶頭不繞心軸的軸線旋轉(zhuǎn)。根據(jù)美國專利3454982中所提出的Arnold拉褶輥規(guī)則，不管螺旋拉褶頭是否繞心軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果都類似。在Arnold系統(tǒng)中，拉褶頭不必通過繞心軸的軸線旋轉(zhuǎn)來幫助在拉褶棒上形成螺旋圖案，因?yàn)辇X是成斜角的，能夠形成螺旋褶。本發(fā)明進(jìn)行了一項(xiàng)示例性試驗(yàn)，顯示對拉褶腸衣的方法和系統(tǒng)的改進(jìn)，以及拉褶腸衣本身的改進(jìn)。
對于在實(shí)施例1、2和3中所討論的實(shí)施方式，全部使用相同的拉褶頭固定裝置20。對于實(shí)施例2，所設(shè)計(jì)的拉褶輥上的拉褶齒根27與心軸之間的間隙為1.75毫米，拉褶齒24的邊緣40至46與42至48之間的間隙為2.02毫米，所述拉褶輥就像Küko拉褶輥那樣安裝在相同的Küko拉褶頭中。在實(shí)施例1中，Küko軸向拉褶輥安裝在拉褶頭中，根部的間隙為2.5毫米。由于螺旋拉褶輥設(shè)計(jì)得到的齒寬和增加的拉力，實(shí)施例2中采用較小的間隙是可能的。令人意外的發(fā)現(xiàn)是，間隙減小的螺旋拉褶輥22允許拉褶系統(tǒng)10在非常低、甚至是反的過拉褶率(negative overshir)下運(yùn)行，換句話說，過拉褶率可以小于135％，甚至小到95％。本實(shí)施例中的過拉褶率為98％。此外，在約130％或更小的過拉褶率下，也能得到可接受的結(jié)果，這樣的過拉褶率是心軸直徑為充氣腸衣直徑80％時(shí)(如本實(shí)施例中那樣)的典型過拉褶率的一半。因此，較低甚至稍反的過拉褶率可以極大地加長褶距，使拉褶輥相對于進(jìn)料輥而言非常緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，但拉褶齒24仍能拉動(dòng)主褶32。大約100％的低過拉褶率是不尋常的，因?yàn)椴皇撬械鸟薇砻娑寂c褶錐接觸并被拉褶齒拉到褶錐上，這種情況通常會(huì)在拉褶的過程中使腸衣擠成一團(tuán)。
在實(shí)施例2中，拉褶輥22運(yùn)行時(shí)的齒速VSR＝142米/分鐘，進(jìn)料輥速度VFR＝145米/分鐘。所得過拉褶率VSR/VFR＝98％。所得褶距PP＝86毫米，它是理論褶距PP＝32毫米的269％。每個(gè)拉褶輥22上連續(xù)拉褶齒24的前緣40之間的距離為84.4毫米(根據(jù)通道根部至拉褶輥中心線的直徑×2π除以輥上齒數(shù)得到)，根據(jù)上述公式(1)可驗(yàn)證過拉褶率為98％，即過拉褶率＝齒距/褶距＝84.4毫米/86毫米＝98％。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員沒有嘗試小于150％的過拉褶率，因?yàn)樾妮S直徑與充氣腸衣直徑之比太高。針對根據(jù)上面提供的公式計(jì)算的理論褶距，相應(yīng)地繪出實(shí)施例2所得結(jié)果
從上圖可以看出，圖中分別繪出腸衣為1M腸衣、心軸直徑為35.5毫米時(shí)的理論褶距和理論褶距與DFW比。該圖顯示實(shí)施例2中的拉褶腸衣的出色性質(zhì)能與褶距以及褶距-DFW比的理論值相比，實(shí)施例1證實(shí)了該理論值。
根據(jù)計(jì)算理論褶距的公式(3)和上圖，顯示了實(shí)施例2的結(jié)果，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)心軸直徑接近充氣腸衣直徑時(shí)，理論褶距將下降到0。這也意味著褶距的絕對長度減小時(shí)，褶距與DFW的比同步下降。雖然該結(jié)論對于本發(fā)明實(shí)施方式中的拉褶腸衣同樣成立，但本發(fā)明制備的拉褶棒30的外徑始終大于現(xiàn)有技術(shù)為所用心軸的所有商業(yè)組合制造的拉褶棒的外徑，原因是螺旋拉褶輥的拉力增大并更高效。
實(shí)施例3——改進(jìn)的拉褶方法和腸衣第三項(xiàng)試驗(yàn)是用充氣直徑DI為46.2毫米的腸衣進(jìn)行的。此項(xiàng)試驗(yàn)的相關(guān)變量的值如下DM＝37.5毫米DI＝46.2毫米DM/DI＝81.2％同樣，將過拉褶率降低到129％，所得拉褶的外徑Des為54毫米，大于現(xiàn)有技術(shù)中的51.5毫米。對于實(shí)施例3，心軸直徑與腸衣充氣直徑的比值為81.5％。根據(jù)公式(3)，此腸衣的理論褶距為37.9毫米。拉褶之后，拉褶棒的褶距為65毫米，為理論褶距的172％。此外，DFW為72.5毫米，從而使褶距與干扁寬度的比值超過90％。更突出的是，基于46.2毫米Dis，拉褶棒的拉褶棒外徑與腸衣充氣直徑的比值為117％。
拉褶時(shí)，腸衣的含濕量約為18重量％，所以從37.5毫米的心軸上取下拉褶棒后，拉褶棒內(nèi)徑回彈到34.5毫，這對于冷灌裝應(yīng)用來說仍足夠大。
結(jié)果討論參見圖3和4，腸衣的可潤濕性是腸衣在拉褶棒中的密度和拉褶工藝中采用的拉褶技術(shù)類型的函數(shù)。壓縮到拉褶棒中的腸衣和空氣的密度通常稱作“充填效率”。拉褶之后，拉褶棒30通常用網(wǎng)或其他限制性裝置捆綁，然后在溫度通常為120的水中浸泡大約30分鐘，這是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但存在其他各種條件組合。圖3所示拉褶棒30中可用來充填腸衣的容積可根據(jù)公式(Des2-Dis2)π/4×LS計(jì)算，其中Des是拉褶腸衣的外徑，Dis是拉褶腸衣的內(nèi)徑，LS是拉褶棒長度，沿縱軸測定。不同類型的腸衣要求拉褶棒在浸泡前提供不同的可用容積，因?yàn)椴煌哪c衣吸水后的溶脹程度不同。如上面所討論的，拉褶時(shí)用較大的心軸，如心軸直徑與充氣腸衣直徑的比值達(dá)70％、80％或更大的心軸，會(huì)增加獲得較大拉褶棒外徑Des值的難度。根據(jù)上述實(shí)施例1和2，129英尺的腸衣很容易計(jì)量送入拉褶機(jī)，隨后成功浸泡，拉褶棒30的最終長度LS約為38.14厘米或1.25英尺，并保持正常的拉褶棒內(nèi)徑。
拉褶棒30通過毛細(xì)作用經(jīng)由褶脊32之間的空氣間隙吸水。由次褶34限定的褶錐36中的空隙里和拉褶棒30外部的主褶33之間的空隙均可發(fā)生浸泡作用。在實(shí)施例2所用腸衣中，從腸衣內(nèi)部發(fā)生的潤濕更快，原因是在為商業(yè)灌裝應(yīng)用制備腸衣12時(shí)，腸衣12內(nèi)部的纖維膠涂層比外部的薄。因此，紙纖維可從纖維膠突出，通過虹吸作用將水吸入褶32之間的空隙，從而幫助腸衣吸水。實(shí)施例2中較長的褶距和較大的拉褶棒外徑對于提高腸衣的可浸濕性非常重要?？山裥缘奶岣吲c較長的褶距相關(guān)，它有助于產(chǎn)生較大的拉褶棒外徑，后者又可對較長的腸衣進(jìn)行拉褶而壓縮較小，因而降低了充填密度。較長的褶距可減少褶數(shù)，大大減少有害褶，還能通過消除不需要的折疊和皺折提供更大的自由空間，讓水分在褶間通過，從而使浸泡更加充分，并有助于提高拉褶棒外徑。
用實(shí)施例2中的方法制備的拉褶腸衣30對用作食品腸衣來說具有未預(yù)料到的優(yōu)良性質(zhì)。例如，86毫米的長褶距PP可得到外徑Des約為53.5毫米的拉褶棒30。從心軸18上取下拉褶棒30后，拉褶棒30的內(nèi)徑Dis為33.5毫米。因此，拉褶棒30中用來充填腸衣的容積可根據(jù)[(棒OD)2-(棒ID)2]×π/4×棒長來計(jì)算。因此，用實(shí)施例2所述方法制備的拉褶棒30的容積為521厘米3，而現(xiàn)有技術(shù)得到的容積為383厘米3。下表列出了實(shí)施例2(本發(fā)明)與實(shí)施例1(傳統(tǒng))相比對工藝特性作出的改進(jìn)。


拉褶棒30中可充填腸衣的容積增加，從而提高浸濕性。為在商業(yè)灌裝應(yīng)用中發(fā)揮合適功能，由纖維腸衣制成的拉褶棒30在浸泡和/或拉褶后必須能夠保持至少35％，優(yōu)選約40％的水(相對于腸衣重量)。一些在約16％-18％的含濕量下拉褶的纖維腸衣，要浸泡在浸泡槽里的水中，如本行業(yè)通常公知的那樣。浸泡槽溫度為120，浸泡時(shí)間約為25-35分鐘(上述實(shí)施例中采用30分鐘)，這是本行業(yè)在商業(yè)灌裝應(yīng)用中浸泡腸衣采用的典型條件。拉褶棒30根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行浸泡，保持為腸衣重量的至少40％的水分。此外，實(shí)施例2中的褶長至少為理論值的269％，比實(shí)施例1用現(xiàn)有技術(shù)方法產(chǎn)生的褶距大163％。
此外，實(shí)施例3在稍大的心軸上使用口徑稍大的腸衣，將腸衣計(jì)量送入110英尺，得到的拉褶棒外徑為54毫米，由此產(chǎn)生459厘米3可供充填腸衣的容積，而用現(xiàn)有技術(shù)得到的拉褶棒外徑為51.5毫米，可供充填腸衣的容積為379厘米3?，F(xiàn)有技術(shù)得到的腸衣不能使110英尺的腸衣得到適當(dāng)浸泡，而實(shí)施例3中的腸衣得到良好浸濕。
上述兩個(gè)實(shí)施例中的拉褶纖維腸衣的褶距值都極好，而眾所周知的是，用現(xiàn)有技術(shù)方法得到的褶距不超過理論值的約120％，且用機(jī)器拉褶的纖維腸衣的褶距決不可能超過理論褶距的130％。例如，根據(jù)實(shí)施例2所用方法得到的褶距可達(dá)到理論褶距的至少200％，在此實(shí)施例中大于理論褶距的250％(269％)。此外，實(shí)施例3中腸衣的褶距為理論褶距的172％。
用與上述實(shí)施例2中相同的材料和設(shè)置進(jìn)行另一項(xiàng)試驗(yàn)，使用35.5毫米的心軸。在此實(shí)施例中，計(jì)量送入138英尺的腸衣，調(diào)整拉褶頭，使其在拉褶過程中不繞心軸旋轉(zhuǎn)。拉褶棒的直徑仍然達(dá)到54毫米，腸衣適當(dāng)浸泡至含濕量超過40重量％。
用較薄的腸衣進(jìn)行類似試驗(yàn)，該腸衣的DFW與1M腸衣相同，但拉褶前的厚度為76微米。該腸衣得到類似的拉褶直徑(53.5毫米)，在拉褶棒中計(jì)量送入150英尺適當(dāng)浸泡的腸衣。在新技術(shù)之前，數(shù)家腸衣供應(yīng)商制造的同種腸衣在拉褶棒中無法拉褶出超過128英尺的腸衣，盡管他們采用相同的拉褶棒內(nèi)徑和棒長，也滿足了可浸濕性要求。這些例子表明新方法的驚人結(jié)果。因此，只要不背離本說明書所揭示的主題精神和范圍，可以采用其他的腸衣厚度和充氣直徑。
實(shí)施例2中褶距與干扁寬度比值為128％，是說明上述實(shí)施方式的一個(gè)例子，其中心軸直徑約為腸衣充氣直徑的83％。當(dāng)心軸直徑大于腸衣充氣直徑的70％時(shí)，利用本說明書揭示的概念，可以采用各種腸衣、過拉褶率和心軸直徑進(jìn)行實(shí)施，使拉褶棒的外徑與充氣腸衣直徑的比值增大到115％以上。換句話說，根據(jù)本說明書介紹的方法進(jìn)行的實(shí)施方式，所得到的拉褶棒的外徑至少約比充氣腸衣直徑大5％、10％或15％，同時(shí)拉褶棒內(nèi)徑至少為充氣腸衣直徑的70％。上表中的結(jié)果還表明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在實(shí)施例2所述實(shí)施方式中，拉褶棒中的褶數(shù)顯著減少，更突出的是，充填效率大為提高。因此，從腸衣截面圖上看，褶數(shù)等于或小于常規(guī)方法的腸衣中形成的褶的50％。因?yàn)轳逌p少，使得褶變長，所以有害褶也更少了，產(chǎn)生更大的外徑，從而使供充填腸衣的容積增大。充填腸衣的容積相對于計(jì)量送入的腸衣的英尺數(shù)增加后，在浸泡過程中有更多的容積可供吸水。
另外，在實(shí)施例1中，傳統(tǒng)拉褶腸衣的褶距包括34毫米的褶距，它是用上述公式(3)計(jì)算得到的理論值的106％，表明它與公式符合得很好。因此，應(yīng)當(dāng)理解，對于任何給定的腸衣和心軸組合，褶數(shù)都隨著褶距的增加而減少，因?yàn)樵谟?jì)量送入拉褶棒的給定長度的去褶腸衣上，褶螺旋重復(fù)出現(xiàn)的間隔越長，實(shí)際褶數(shù)就越少。因此，由于腸衣在褶上有出現(xiàn)針孔的傾向，且每道折疊或皺折都是可能發(fā)生損壞的位置，實(shí)施例2中的拉褶腸衣比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造的腸衣具有更高的可靠性，因?yàn)槠淠c衣上只有不到一半數(shù)量的褶被拉到理論褶距。
已經(jīng)介紹了本發(fā)明的若干實(shí)施方式。然而，可以理解，在不背離本發(fā)明精神和范圍的前提下，可以做出各種改動(dòng)。例如，上述實(shí)施例用相同尺寸的腸衣在相同的拉褶機(jī)上進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本說明書所揭示的思想，在不背離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以采用不同數(shù)值的拉褶心軸直徑、腸衣DFW、拉褶齒數(shù)、心軸頭中包含的拉褶輥數(shù)和其他變量進(jìn)行實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種制品，包含定義拉褶棒的拉褶的纖維食品腸衣，該拉褶棒由具有充氣直徑的管狀腸衣形成，當(dāng)該腸衣處于去褶狀態(tài)時(shí)，該拉褶棒基本上是管狀的，在腸衣縱軸上具有螺旋褶脊；至少為腸衣充氣直徑的120％的拉褶棒外徑，所述外徑是拉褶棒外側(cè)沿縱軸的的平均直徑；至少為腸衣充氣直徑的70％的拉褶棒內(nèi)徑，所述內(nèi)徑是拉褶棒內(nèi)側(cè)的平均直徑；褶距，所述褶距定義為拉褶棒中的腸衣去褶時(shí)相鄰主褶的頂點(diǎn)之間的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，拉褶棒外徑至少為腸衣充氣直徑的125％。
3.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，拉褶棒外徑至少為腸衣充氣直徑的130％。
4.如權(quán)利要求2所述的制品，其特征在于，拉褶棒內(nèi)徑至少為腸衣充氣直徑的75％。
5.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，拉褶棒內(nèi)徑至少為腸衣充氣直徑的80％。
6.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，所述制品還包含至少約80％的褶距與干扁寬度比值，所述干扁寬度定義為去褶腸衣處于扁平狀態(tài)時(shí)，沿垂直于縱軸的方向測定的去褶腸衣寬度。
7.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，所述制品還包含至少約67％的褶距與干扁寬度比值，所述干扁寬度定義為去褶腸衣處于扁平狀態(tài)時(shí)，沿垂直于縱軸的方向測定的去褶腸衣寬度，且拉褶棒內(nèi)徑至少為腸衣充氣直徑的75％。
8.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，所述制品還包含至少約56％的褶距與干扁寬度比值，其中，干扁寬度定義為去褶腸衣處于扁平狀態(tài)時(shí)，沿垂直于縱軸的方向測定的去褶腸衣寬度，且拉褶棒內(nèi)徑至少為腸衣充氣直徑的80％。
9.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，褶距至少為理論褶距的120％，所述理論褶距定義為PP＝2×DM((DI/DM)2-cos2θc)1/2-sinθc)×1.3其中，PP是褶距；DM是拉褶棒內(nèi)徑；DI是充氣直徑；θc是褶錐角。
10.如權(quán)利要求9所述的制品，其特征在于，褶距大于理論褶距的200％。
11.如權(quán)利要求9所述的制品，其特征在于，褶距大于理論褶距的250％。
12.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，腸衣在心軸上進(jìn)行拉褶，心軸的平均直徑至少為腸衣充氣直徑的75％。
13.如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于，所述制品通過以下方法制備通過一個(gè)或多個(gè)進(jìn)料輥導(dǎo)入扁平狀態(tài)的管狀腸衣，進(jìn)料輥運(yùn)轉(zhuǎn)將腸衣推向心軸，其中一個(gè)或多個(gè)進(jìn)料輥向腸衣提供進(jìn)料輥速度；將腸衣充氣成繞心軸的管，所述心軸具有與充氣腸衣的縱軸相對應(yīng)的縱軸；用沿心軸圓周放置的拉褶頭對腸衣進(jìn)行拉褶，所述拉褶頭包含多個(gè)拉褶輥，拉褶輥具有許多拉褶齒，每個(gè)拉褶齒具有定義為靠近心軸的拉褶齒部分的齒根，每個(gè)拉褶輥在垂直于心軸縱軸的拉褶輥軸線上以拉褶輥速度旋轉(zhuǎn)，所述拉褶輥速度是拉褶齒靠近心軸時(shí)拉褶齒根的線速度，所述腸衣是以小于150％的過拉褶率進(jìn)行拉褶的，過拉褶率按照進(jìn)料輥速度與拉褶輥齒根速度的比值計(jì)算。
14.如權(quán)利要求1所述的制品，按照權(quán)利要求13所述的方法制造，其特征在于，所述過拉褶率小于105％。
15.如權(quán)利要求1所述的制品，按照權(quán)利要求14所述的方法制造，其特征在于，進(jìn)料輥速度至少等于拉褶輥齒的速度。
16.如權(quán)利要求1所述的制品，按照權(quán)利要求15所述的方法制造，其特征在于，褶距的計(jì)算方法是拉褶輥上多個(gè)齒的每個(gè)齒之間的圓弧距離除以過拉褶率。
17.一種制品，包含定義拉褶棒的拉褶的纖維食品腸衣，該拉褶棒由具有充氣直徑的管狀腸衣形成，當(dāng)處于去褶狀態(tài)時(shí)，該拉褶棒基本上是管狀的，沿縱軸線上具有螺旋褶脊；至少為腸衣充氣直徑的115％的拉褶棒外徑，所述外徑是拉褶棒沿縱軸外側(cè)的平均直徑；至少為腸衣充氣直徑的80％的拉褶棒內(nèi)徑，所述拉褶棒內(nèi)徑是拉褶棒內(nèi)側(cè)的平均直徑；褶距，所述褶距定義為拉褶棒去褶時(shí)相鄰主褶之間的距離。
18.如權(quán)利要求17所述的制品，其特征在于，拉褶棒內(nèi)徑至少為腸衣充氣直徑的85％。
19.如權(quán)利要求17所述的制品，其特征在于，拉褶棒內(nèi)徑至少為腸衣充氣直徑的90％。
20.如權(quán)利要求17所述的制品，其特征在于，所述制品還包含至少約56％的褶距與干扁寬度比值，所述干扁寬度定義為去褶腸衣處于扁平狀態(tài)時(shí)，沿垂直于縱軸的方向測定的去褶腸衣的寬度。
21.如權(quán)利要求18所述的制品，其特征在于，所述制品還包含至少約44％的褶距與干扁寬度比值，所述干扁寬度定義為去褶腸衣處于扁平狀態(tài)時(shí)，沿垂直于縱軸的方向測定的去褶腸衣的寬度。
22.如權(quán)利要求19所述的制品，其特征在于，所述制品還包含至少約31％的褶距與干扁寬度比值，所述干扁寬度定義為去褶腸衣處于扁平狀態(tài)時(shí)，沿垂直于縱軸的方向測定的去褶腸衣的寬度。
23.如權(quán)利要求17所述的制品，其特征在于，褶距至少為理論褶距的120％，其中理論褶距定義為PP＝2×DM((DI/DM)2-cos2θc)1/2-sinθc)×1.3其中，PP是褶距；DM是拉褶棒內(nèi)徑；DI是充氣腸衣直徑；θc是褶錐角。
24.如權(quán)利要求23所述的制品，其特征在于，褶距至少是理論褶距的150％。
25.對腸衣進(jìn)行拉褶的方法，該方法包括通過至少一個(gè)進(jìn)料輥，以進(jìn)料輥速度將未拉褶纖維腸衣輸送到心軸上，所述心軸具有縱軸和心軸直徑，進(jìn)料輥速度是沿心軸的縱軸線測定的；對在心軸周圍的腸衣充氣，在拉褶過程中腸衣具有與心軸的縱軸基本相對應(yīng)的縱軸，心軸直徑約為腸衣充氣直徑的60％-70％；將未拉褶腸衣導(dǎo)入拉褶頭，所述拉褶頭包括多個(gè)拉褶輥，它們基本上均勻地沿心軸的圓周分布；許多拉褶齒，它們圍繞每個(gè)拉褶輥的圓周放置，拉褶齒包含靠近心軸的齒根，并在腸衣被導(dǎo)入拉褶頭時(shí)能夠沿腸衣移動(dòng)的方向旋轉(zhuǎn)，拉褶輥以拉褶輥速度旋轉(zhuǎn)，拉褶輥速度是在多個(gè)拉褶齒之一靠近心軸時(shí)在齒根測定的；用拉褶齒將腸衣拉成拉褶棒，拉褶棒具有至少為腸衣充氣直徑的120％的拉褶棒外徑，拉褶棒以約小于105％的過拉褶率進(jìn)行拉褶。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，拉褶棒具有褶距，所述褶距定義為拉褶棒去褶時(shí)相鄰主褶之間的距離；腸衣還具有干扁寬度，干扁寬度定義為腸衣處于扁平去褶狀態(tài)時(shí)垂直于縱軸的腸衣寬度；所述褶距至少約為干扁寬度的80％。
27.對腸衣進(jìn)行拉褶的方法，該方法包括通過至少一個(gè)進(jìn)料輥，以進(jìn)料輥速度將纖維腸衣輸送到心軸上，所述心軸具有縱軸和心軸直徑，進(jìn)料輥速度是沿心軸的縱軸線測定的；對在心軸周圍的腸衣充氣，在拉褶過程中腸衣具有與心軸的縱軸基本相對應(yīng)的縱軸，心軸直徑約為腸衣充氣直徑的70％-75％；將未拉褶腸衣導(dǎo)入拉褶頭，所述拉褶頭包括多個(gè)拉褶輥，它們基本上均勻地沿心軸圓周分布；許多拉褶齒，它們圍繞每個(gè)拉褶輥的圓周放置，拉褶齒包含靠近心軸的齒根，并在腸衣被導(dǎo)入拉褶頭時(shí)能夠沿腸衣移動(dòng)的方向旋轉(zhuǎn)，所述拉褶輥以拉褶輥速度旋轉(zhuǎn)，拉褶輥速度是當(dāng)多個(gè)拉褶齒之一靠近心軸時(shí)在齒根測定的；用拉褶齒將腸衣拉成拉褶棒，拉褶棒具有至少為腸衣充氣直徑的120％的拉褶棒外徑，拉褶棒以約小于115％的過拉褶率進(jìn)行拉褶。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，拉褶棒具有褶距，所述褶距定義為拉褶棒去褶時(shí)相鄰主褶之間的距離；腸衣還具有干扁寬度，所述干扁寬度定義為腸衣處于扁平去褶狀態(tài)時(shí)垂直于縱軸的腸衣寬度；所述褶距至少約為干扁寬度的67％。
29.對腸衣進(jìn)行拉褶的方法，該方法包括通過至少一個(gè)進(jìn)料輥，以進(jìn)料輥速度將纖維腸衣輸送到心軸上，所述心軸具有縱軸和心軸直徑，進(jìn)料輥速度是沿心軸的縱軸線測定的；對心軸周圍的腸衣充氣，在拉褶過程中腸衣具有與心軸的縱軸基本相對應(yīng)的縱軸，心軸直徑約為腸衣充氣直徑的75％-80％；將未拉褶腸衣導(dǎo)入拉褶頭，其中拉褶頭包括多個(gè)拉褶輥，它們基本上均勻地沿心軸圓周分布；許多拉褶齒，它們圍繞每個(gè)拉褶輥的圓周放置，拉褶齒包含靠近心軸的齒根，并在腸衣被導(dǎo)入拉褶頭時(shí)能夠沿腸衣移動(dòng)的方向旋轉(zhuǎn)，所述拉褶輥以拉褶輥速度旋轉(zhuǎn)，拉褶輥速度是在多個(gè)拉褶齒之一靠近心軸時(shí)在齒根測定的；用拉褶齒將腸衣拉成拉褶棒，拉褶棒具有至少為腸衣充氣直徑120％的拉褶棒外徑，拉褶棒以約小于120％的過拉褶率進(jìn)行拉褶。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，拉褶棒具有褶距，所述褶距定義為拉褶棒去褶時(shí)相鄰主褶之間的距離；腸衣還具有干扁寬度，所述干扁寬度定義為腸衣處于扁平去褶狀態(tài)時(shí)垂直于縱軸的腸衣寬度；所述褶距至少約為干扁寬度的56％。
31.對腸衣進(jìn)行拉褶的方法，該方法包括通過至少一個(gè)進(jìn)料輥，以進(jìn)料輥速度將纖維腸衣輸送到心軸上，所述心軸具有縱軸和心軸直徑，進(jìn)料輥速度是沿心軸的縱軸線測定的；對心軸周圍的腸衣充氣，在拉褶過程中腸衣具有與心軸的縱軸基本相對應(yīng)的縱軸，心軸直徑約為腸衣充氣直徑的80％-85％；將未拉褶腸衣導(dǎo)入拉褶頭，所述拉褶頭包括多個(gè)拉褶輥，它們基本上均勻地沿心軸圓周分布；許多拉褶齒，它們圍繞每個(gè)拉褶輥的圓周放置，拉褶齒包含靠近心軸的齒根，并在腸衣被導(dǎo)入拉褶頭時(shí)能夠沿腸衣移動(dòng)的方向旋轉(zhuǎn)，所述拉褶輥以拉褶輥速度旋轉(zhuǎn)，拉褶輥速度是在多個(gè)拉褶齒之一靠近心軸時(shí)在齒根測定的；用拉褶齒將腸衣拉成拉褶棒，拉褶棒具有至少為腸衣充氣直徑115％的拉褶棒外徑，拉褶棒以約小于130％的過拉褶率進(jìn)行拉褶。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，拉褶棒具有褶距，所述褶距定義為拉褶棒去褶時(shí)相鄰主褶之間的距離；腸衣還具有干扁寬度，所述干扁寬度定義為腸衣處于扁平去褶狀態(tài)時(shí)垂直于縱軸的腸衣寬度；所述褶距至少約為干扁寬度的44％。
33.對腸衣進(jìn)行拉褶的方法，該方法包括通過至少一個(gè)進(jìn)料輥，以進(jìn)料輥速度將纖維腸衣輸送到心軸上，所述心軸具有縱軸和心軸直徑，進(jìn)料輥速度是沿心軸的縱軸線測定的；對心軸周圍的腸衣充氣，在拉褶過程中腸衣具有與心軸的縱軸基本相對應(yīng)的縱軸，心軸直徑約為腸衣充氣直徑的85％-90％；將未褶腸衣導(dǎo)入拉褶頭，所述拉褶頭包括多個(gè)拉褶輥，它們基本上均勻地沿心軸圓周分布；許多拉褶齒，它們圍繞每個(gè)拉褶輥的圓周放置，拉褶齒包含靠近心軸的齒根，并在腸衣被導(dǎo)入拉褶頭時(shí)能夠沿腸衣移動(dòng)的方向旋轉(zhuǎn)，所述拉褶輥以拉褶輥速度旋轉(zhuǎn)，拉褶輥速度是在多個(gè)拉褶齒之一靠近心軸時(shí)在齒根測定的；用拉褶齒將腸衣拉成拉褶棒，拉褶棒具有至少為腸衣充氣直徑115％的拉褶棒外徑，拉褶棒以約小于140％的過拉褶率進(jìn)行拉褶。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，拉褶棒具有褶距，所述褶距定義為拉褶棒去褶時(shí)相鄰主褶之間的距離；腸衣還具有干扁寬度，所述干扁寬度定義為腸衣處于扁平去褶狀態(tài)時(shí)垂直于縱軸的腸衣寬度；所述褶距至少約為干扁寬度的31％。
全文摘要
拉褶纖維食品腸衣定義為由管狀纖維腸衣(12)形成的拉褶棒(30)。拉褶棒(30)的平均外徑至少為去褶腸衣平均充氣直徑的120％。此外，拉褶棒(30)的平均內(nèi)徑至少為腸衣充氣直徑的70％，其褶距定義為拉褶棒(30)去褶后在腸衣上測定的相鄰主褶的頂點(diǎn)之間的距離。
文檔編號(hào)A22C13/02GK101048067SQ200580032472
公開日2007年10月3日 申請日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月23日
發(fā)明者A·D·斯托爾, D·B·西梅利, K·A·瓦茨 申請人:提派克道具有限公司